顶管法是近年来逐步发展起来的一种非开挖管道施工方法,已广泛用于油气输送,水利及市政排污等工程。当前,顶管顶进距离越来越长,顶管埋深越来越大,地质条件复杂多样,在顶管施工的过程中出现了众多工程问题。本文基于重庆市技术创新与应用示范项目(社会民生类重点研发项目),依托重庆市巴南区东泉镇观景口水利枢纽工程,针对该顶管工程施工过程中出现的混凝土顶管管节的卡管问题,通过现场监测、室内剪切摩擦试验、数值模拟相结合的方法,得出了顶进过程中顶力的传递规律、不同接触介质对管节与围岩接触摩擦系数的影响规律、顶管埋深、岩体内摩擦角、岩体内聚力与岩体弹性模量对管节摩阻力的影响规律。最后分析了顶管卡管的原因与防治卡管的建议,并对所依托工程出现的卡管问题提出了相应的处置措施。主要研究成果如下:(1)通过现场监测得出:顶力沿顶进方向传递时顶力的耗散是比较均匀的,正向顶进时不同大小的顶力传递距离均为反顶时的3倍以上。进行管壁外清渣改变了局部范围内管节的应力状态,使顶力在相同顶距上的耗散更加均匀,但顶力的传递距离无明显改善。(2)通过室内平面及曲面剪切摩擦试验得出:在不同接触介质下管节与围岩的接触摩擦系数的大小顺序:纯新鲜膨润土泥浆、废弃泥浆及碎屑混合>碎屑与纯新鲜膨润土泥浆混合>废弃泥浆与纯新鲜膨润土泥浆混合>废弃泥浆>纯新鲜膨润土泥浆。当接触面上为纯新鲜膨润土泥浆、废弃泥浆及碎屑的混合物时摩阻力最高,此时极易造成卡管发生。(3)通过数值模拟得出:埋深、岩体内摩擦角、岩体弹性模量对管节摩阻力影响明显,岩体内聚力对管节摩阻力影响很小。当埋深为50m~100m时,中继间所能顶进的最大管节数主要受埋深影响,埋深越深所能顶进的管节数越少。当顶管埋深超过100m时,中继间所能顶进的最大管节数受埋深与围岩参数共同控制。并且,在相同埋深时,岩体内摩擦角与弹性模量越大则中继间所能顶进的最大管节数就更多。(4)所依托工程出现管节卡管的主要原因为:开挖面泥浆倒灌进入管壁外空间,在顶管顶进时岩屑碎渣不断被搓动与搅拌,降低润滑浆液的含水量。围岩收敛挤压管节,在不断增大的围压作用下产生离析,使得润滑材料与岩石碎屑等杂质逐渐变为一个硬壳紧紧裹住管节,最终造成了卡管。